三峡水库突发性水污染事件应急系统的开发

主要介绍了科技部社会公益研究项目"三峡水库突发性水污染事件应急系统"的开发与研究情况.该项目借助3S、数据库和网络通信等先进技术,按照水污染事故应急管理体系的业务要求,将基础地理、水文、生态环境和社会经济等各类本底信息和监测信息有机整合,同时在数据库的支持下,建立二、三维无缝结合的交互式虚拟可视化平台,并结合模型库模拟水污染扩散状况,为三峡库区基础信息查询、突发性水污染事故预警预报及应急决策等提供一个高精度、现势性强、可共享的数字化辅助决策支持系统.     

SOBEK在突发性水污染事件中的应用

SOBEK是荷兰Delft水力研究所开发的、用来模拟和管理各种水环境问题的综合软件包,具有基于GIS的用户图形界面,一维流、二维坡面漫流、降雨径流及一维地貌、一维水质和实时控制模拟等模型,水动力一维、二维、三维模拟引擎是其计算内核,是一个具备开放过程库和开放式模型公共接口(OpenMI)两种方法的、采用一体化方法软件环境的开放式系统。以黄河下游干流突发性水污染事件为例,选择0号柴油作为特征污染物,应用SOBEK软件,模拟污染物在黄河下游干流断面的浓度变化和迁移转化过程,推算支流污染团入黄时间、过程和总量;通过分析污染事件监测数据,对SOBEK软件在黄河的适应性及模拟精度进行了分析,对软件在突发性水污染事件预警预报系统中的应用进行了探索。     

GIS技术在突发性水污染事件应急响应系统中的应用研究

在介绍组件式GIS技术、ArcGIS Engine及GIS空间分析技术的基础上,结合突发性水污染事件应急管理体系的业务要求,探讨了在本底空间数据库的支持下,构建基于GIS技术的突发性水污染应急响应系统的主要内容及方法。为GIS技术更好地应用于水资源管理,最大程度地减少水污染造成的危害,提供先进可靠的技术支持。该研究的成果已在长江三峡库区万州段获得了实际应用。     

基于自适应网格的急流条件下污染物输运高效高精度模拟

为了高效准确模拟急流条件下突发水污染事件中污染物的输运规律,基于自适应网格技术构建了Godunov格式有限体积模型。模型利用自适应结构网格离散二维浅水控制方程,对水位梯度或污染物浓度梯度较大的区域进行精细网格划分,同时细化干湿边界区域网格。模型采用MUSCL-Hancock方法求解二维浅水控制方程,使模型具有时空二阶精度;利用HLLC格式近似Riemann解计算界面通量,对界面两侧的Riemann变量进行非负重构和局部底部高程修正以确保模型计算的和谐性和稳定性。算例验证表明:自适应网格技术可以自动识别水位梯度或污染物浓度梯度较大的区域以及干湿边界区域并细化该区域网格,保证模型模拟精度的基础上,提升模型模拟效率;该模型能够准确高效地模拟急流条件下污染物的输运过程,适用于突发水污染事件的评估、预警和应急管理。     

长江科学院空间信息技术应用研究所“长江水利突发事件应急管理智能响应系统研究”项目获大禹水利科技三等奖

长江科学院空间信息技术应用研究所主持完成的"长江水利突发事件应急管理智能响应系统研究"获得2012年度大禹水利科学技术三等奖。该项目系统地研究了长江流域水利突发公共事件应急管理机制,构建了三峡水库突发性水污染事件应急响应示范系统,集成了污染监测数据,实现了监测数据的动态更新管理,为长江流域突发事件的应急管理提供了技术支撑。     

河流突发水污染事件的水库应急调度流量研究 ——以珠江上游红水河为例

珠江是云南、贵州、广西、广东等地的重要水源,研究该流域内水污染物的运移扩散过程及突发河道水污染事件处置对策对于供水安全极为重要。假设枯水期内龙滩水库下游约12 km处(广西天峨县)发生排放未达标污水的突发事件,设置了水库应急调度方案集。采用EIAW11软件包中的水质模型模拟污染物的运移过程,模拟了不同浓度污染物(以BOD为例)在不同河道流量下的下游各断面的浓度变化过程。结果表明,该模型能较合理地模拟污染物的迁移过程和影响范围,分析得出使污染物浓度达标需要的龙滩水库下泄流量,并能根据不同达标位置对突发水污染事件做到准确调度,最大程度减少水资源的耗损,充分发挥龙滩水库的作用。模拟结果可为珠江流域突发水污染事件应急方案的制定提供一定科学依据。     

基于水库调度的河流突发水污染应急处置

天然河流水污染事件频发,如何运用水库应急调度降低污染损失具有重要意义。以突发水污染事件应急处置为目标,分别构建了水污染溯源、浓度预测和水库应急调度模型,并通过数值模拟的方式对水库调度方案进行优选,最终建立了一套完善的水库应急调度技术体系。将技术运用于贺江2013年水污染事件应急处置分析,结果表明,模型重构的监测断面污染物浓度过程与实测过程较为接近,优选的水库调度方案及其处置效果也与实际情况基本吻合。结果说明本文建立的水库应急调度关键技术体系可运用于指导河流突发水污染事件应急处置。     

引调水工程水污染应急处置技术及决策支持系统

正成果概况引调水工程水污染应急处置技术及决策支持系统由长江勘测规划设计研究有限责任公司自主研发。该系统通过全面分析总结国内外饮用水源地发生的突发水污染事件案例,构建了水污染应急处置技术库和应急处置技术筛选指标体系及模型,以水质模型、预警技术以及GIS技术为支撑,建立了基于B/S和C/S混合构架可视化系统平台,并配备轻度污染流动水体应急处置装备,实现了集水质安全信息管理、预警预报、风险评估、应急处置、地图操作于一体的水污染应急处置决策支持系统,可为水环境应急管理业务提供数字化操作平台和决策支持。     

张家港市饮用水源地水质立体化监测系统研究

以"饮用水源地"为对象,阐述了将水质自动预警监测、移动监测、实验室监测分析三种体系进行有机组合,构建张家港市集中式饮用水源地水质安全立体化监测系统的原理和应用,结合饮用水源地突发水污染事件时预警、应急监测进行分析,提出了饮用水源地水质预警监测体系在突发水污染事件时的预警、应急监测方案。     

饮用水源地突发污染事件应急方案探讨

选择高邮市高邮湖菱塘水源地为研究案例,探讨饮用水源地突发污染事件应急方案。依据集中式饮用水源地突发污染事件的严重性和紧急程度,将集中式饮用水源突发污染事件分为4个等级,确定了应急组织机构与职责,根据水源地实际情况制定了突发水污染事件时应急工作方案,包括预防与预警、应急响应、应急调度以及保障措施,以期为水利系统处置水源地突发性水污染事件提供决策支持。     

南四湖流域水环境安全应急体系构建研究

南四湖是南水北调东线工程的重要输水通道和调蓄湖泊。为有效防止东线工程突发水环境污染事故发生,确保调水沿线水质和周围生态环境安全,亟待加强突发性水环境污染事故应急体系建设。在对南四湖流域潜在涉水风险源分析的基础上,指出了流域内突发性水污染事故的潜在风险和水环境安全应急体系建设存在的不足,并提出了由应急管理、应急响应、应急处置及应急保障四部分组成的南四湖水环境安全应急机制的总体框架,建立了多级响应应急处理模式,可为突发性水污染事故作出应急决策提供了依据。     

水环境实时调控决策支持系统的开发与应用

以建立水环境实时调控决策支持系统为目标,集成综合数据监测体系、数据库、流域入河污染物负荷模型、河流水环境模型、水环境承载能力与污染负荷动态调控模型、GIS平台等众多模块,提出了系统组成的总体框架,分析了多种数学模型间的集成链接方法、GIS显示体系与数学模型间的交互方法、水环境状态实时模拟与基于调控措施的方案模拟等系统集成的关键环节,提出了水环境实时调控与数字化管理功能在复杂大系统中的实现思路与方法,为复杂水环境调控系统的开发与集成提供了简单实用的集成模式。系统在北运河水系水环境管理中的应用结果表明:该系统方法实现了北运河的实时调控模拟,提高了区域水环境管理的智能化水平。研究成果对水环境实时调控与决策系统的建立及精细化管理具有重要的参考价值。     

滨海工业带突发水污染事故应急防控管理体系建设

为解决滨海工业带在水污染应急处置能力方面的欠缺和不足,实现突发水污染事故的有效防范和高效处置,保障生活、生产和生态用水安全,对当前滨海工业带突发水污染事故的特点、原因和存在的问题进行了分析研究,对在滨海工业带构建应急防控管理体系,提升水污染应急处置能力的重要性进行了阐述。以天津滨海新区为例,在对滨海新区当前风险防控管理现状和存在的问题进行调查分析的基础上,提出了从应急管理、应急预警决策、应急响应、应急处置和应急能力保障等5个方面构建突发水污染事故应急防控管理体系的设想。突发水污染事故应急防控管理体系的建成,将实现事前-事中-事后的全过程防控,最大限度地保障滨海新区水生态的环境安全,并能为国内其他工业园区突发水污染事故防控管理提供借鉴与参考。     

复杂河网水系油粒子模型开发及溢油污染模拟

近年来,油粒子模型在海洋、海湾等水体的二、三维溢油数值模拟中获得广泛应用.然而,河网地区的水流模拟通常采用一维水动力模型,无法根据模型预测结果判断油粒子运动至河网节点后的流动方向,导致现有油粒子模型不能应用于河网水系溢油污染模拟.本研究针对水网地区溢油输移特征,通过定义河网节点出流河道流向因子,判断油粒子运动至河网节点...     

河道溢油污染事故二维数值模型研究

为了研究内河船舶事故溢油的运动规律,在二维水动力、风场模型基础上,分别采用油粒子模型理论,建立了适合内陆狭长型河道溢油事故模拟的二维数值模型。在假定工况条件下,将模型应用于长江、汉江武汉段典型溢油事故的模拟研究。模拟结果表明模型较好地反映了风场、流场、复杂地形条件等对河道溢油扩展和漂移运动的影响规律,模拟结果可为河道突发性溢油污染事故预报和应急处理提供技术支持。     

水动力水质模型在温黄平原河网入河污染负荷削减中的应用

为了探究入河污染负荷削减对河网水环境改善的效果,针对台州市提出的河网水质改善需求,以浙南温黄平原河网为例,设定河网主要污染物氨氮为评价指标,建立能反映出河网水动力水质时空变化规律的模型,通过对入河污染物削减率和配水水源的调节,进行方案模拟计算。结果表明:在长潭水库和灵江联合配水、入河污染负荷削减率达到55%时,水质改善效果最好;温黄平原整体河网平均水质达到较好的Ⅳ类水。提高入河污染物削减率虽然能够大幅度的强化内部河网的治污体系,但控制污染物排放、调水引流、加强区域内截污治污多措并举才能从根本上有利于河网水环境改善。本模型的应用研究可为台州及其他类似城市的河网水污染治理和控制提供参考,为建立有效可行的城市河网水污染防治安全体系提供技术支撑。     

Assessing emergency regulation technology in the Middle Route of the South-to-North Water Diversion Project,China

Abstract

The Middle Route of the South-to-North Water Diversion Project is important for China. Any sudden water pollution accident along the route would threaten normal water supply. We studied four technologies (hydrodynamic and water quality simulation, source identification, emergency regulation, and evaluation of emergency measures) and developed and implemented a decision support system that provides technical support in managing pollution accidents. The achievements, which include four technologies and a system, have practical significance for emergency management in the Middle Route as they can help deal with accidents and policy formulation, and can be applied to other water transfer projects.     

不同径流条件下钱塘江突发性水污染事故影响的预测模拟

采用二维潮流水质模型对钱塘江河口突发性水污染事故对水质的影响进行了模拟预测。分析结果表明:随着上游径流流量加大,污水团输移的速度明显加快,最大浓度也有所降低。同时随着污染物在输移过程中稀释扩散,超标总历时沿程逐渐增大,污染物最大浓度沿程逐渐降低。模拟及计算结果显示:突发污染事故后,加大上游的下泄流量,对加快污染团下移、稀释污染团从而降低污染物浓度的作用非常明显,模拟结果可为处理突发性水污染事故提供提供重要的理论依据。     

南水北调中线工程智能调控与应急调度关键技术

南水北调中线工程具有输水线路长、涉及区域广、参与工程多、调水规模大、输水工况多变等特点,给工程的调度、控制和运行管理带来极大困难。工程上技术的难题在于其背后的科学机理性问题并没有完全揭示和解决,包括变化条件下多水源联合多维均衡调控机制、水量水质多过程耦合机理、多物质突发水污染应急调度模式、多闸门联合运用下的明渠水力学响应机理与控制等。为建立一套完备的技术体系来支撑其调度运行,围绕"预报-调度-模拟-控制-评价"这五个关键环节对现有研究进行分类总结;然后,在综述以往研究不足的基础上,对亟需攻关的关键技术进行了详细阐释,涵盖了水源区与受水区预报调度、总干渠冰水污染多相模拟、总干渠水量水质联合调度、中线全线自动化控制技术、调度评价技术与平台建设等多个方面;最后,文章讨论了实现中线智能调控和应急调度亟待解决的科学问题,并进行了研究总结。